Επίδραση των συνθηκών θερμικής επεξεργασίας σε χαρακτηριστικά του γάλακτος

Abstract

Σκοπός της παρούσας μελέτης ήταν ο προσδιορισμός υπολειμματικών ενεργοτήτων ενδογενών πρωτεασών σε θερμικά επεξεργασμένο γάλα που επεξεργάστηκε σε πιλοτική κλίμακα (σωληνωτός εναλλάκτης θερμότητας), σε δείγματα του εμπορίου, σε δείγματα ανασυσταμένης σκόνης γάλακτος (χαμηλής, μεσαίας και υψηλής θέρμανσης) και σε δείγματα ανασυσταμένου συμπυκνωμένου γάλακτος, το οποίο προορίζεται για βιομηχανική χρήση. Μελετήθηκε η συμπεριφορά της λυσισωμικής πρωτεάσης καθεψίνης D και των ενζύμων πλασμίνης, πλασμινογόνου και ενεργοποιητή του πλασμινογόνου. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα, θερμοκρασίες >90 °C (3 s) στο έμμεσο σύστημα θέρμανσης που χρησιμοποιήθηκε αδρανοποίησαν την καθεψίνη D στο φυσικό pH του γάλακτος, είτε επρόκειτο για γάλα, είτε για τα ανασυσταμένα προϊόντα. Η ενεργότητα αυτή παρατηρήθηκε στο παστεριωμένο γάλα και μάλιστα σε αξιοσημείωτα επίπεδα, 54% αυτής που παρατηρήθηκε στο θερμισμένο. Όμως, ενεργότητες που αντιστοιχούν σε άλλου τύπου λυσισωμικές πρωτεάσες δεν εμφανίσθηκαν, υποδεικνύοντας ότι τα ένζυμα αυτά δεν επιζούν της παστερίωσης. Στα δείγματα υψηλής παστερίωσης και UHT του εμπορίου η καθεψίνη D είχε αδρανοποιηθεί. Υπολειμματική ενεργότητα καθεψίνης D παρατηρήθηκε στην χαμηλής θέρμανσης (LH) σκόνη. Σε όλες τις παραπάνω περιπτώσεις, η ενεργότητα αυτή συσχετιζόταν θετικά και στατιστικά σημαντικά με την περιεκτικότητα των δειγμάτων με τη συγκέντρωση της φυσικής, μη-μετουσιωμένης β-LG. Παρατηρήθηκε ότι όταν η φυσική μη-μετουσιωμένη β-LG είναι <2600 mg/L το ένζυμο αυτό δεν ήταν ενεργό. Τα αποτελέσματα σχετικά με την πλασμίνη επιβεβαίωσαν τη θερμοανθεκτικότητα των ενζύμων που απαρτίζουν το σύστημα αυτό (PL, PG, UPA). Παρότι, το σύστημα παρέμεινε ενεργό ακόμη και μετά από τις έντονες συνθήκες επεξεργασίας, παρατηρήθηκε αλλαγή στην αναλογία μεταξύ των επιμέρους ενεργοτήτων. Η PL ενεργότητα είχε τις χαμηλότερες τιμές στα γάλατα UHT και ορισμένα υψηλής παστερίωσης (HP), τα οποία είχαν και χαμηλή περιεκτικότητα σε φυσική β-LG. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα τον στατιστικά σημαντικά υψηλότερο λόγο PG/PL, ο οποίος ήταν κατά >60% υψηλότερος από αυτόν των παστεριωμένων. Στις περισσότερες περιπτώσεις, η στατιστική ανάλυση έδειξε ότι το σύστημα πλασμίνης συσχετίσθηκε στατιστικά σημαντικά (Ρ<0,05) με τη συγκέντρωση της φυσικής β-LG, ειδικά η PL και το UPA. Ο λόγος PG/PL ήταν εξαιρετικά υψηλός στις θερμασμένες υψηλής θέρμανσης (ΗΗ) σκόνες, κατά πολύ υψηλότερος από αυτόν που παρατηρήθηκε στα UHT γάλατα και το ίδιο παρατηρήθηκε για το UPA. Η ανάλυση των κυρίων συνιστωσών (PCA), έδειξε ότι μπορεί να γίνει ομαδοποίηση των δειγμάτων. Σε ότι αφορά στα πειραματικά γάλατα, μόνο τα δείγματα των 80 °C αποτελούσαν διακριτή ομάδα, καθώς τα υπόλοιπα είναι δύσκολο να διακριθούν μεταξύ τους με βάση την PCA. Όμως, με την ίδια ανάλυση διαχωρίστηκαν με σαφήνεια γάλατα που είχαν δεχθεί «χαμηλής» έντασης θερμική επεξεργασία (παστερίωση) από τα αυτά που έχουν υποστεί UHT ή παρόμοια επεξεργασία. Ήταν επίσης εμφανές ότι τα γάλατα υψηλής παστερίωσης της αγοράς είναι μία ανομοιογενής ομάδα, η οποία συχνά δεν διαχωρίζεται από αυτή των UHT.

The purpose of the present work was the determination of residual protease activities in heat treated milks that have been processed in pilot scale tubular heat-exchanger. Samples of experimentally processed raw milk, reconstituted skim milk powders (low, medium and high-heat) and reconstituted concentrated milks for industrial use along with commercial milks were analyzed in respect to cathepsin D, plasmin (PL), plasminogen (PG) and plasminogen activator (UPA) activities. According to the results, treatments at >90°C (3 s) using the pilot system of the experiment inactivated cathepsin D at milk pH, in milk and in both reconstituted products. This type of activity was observed in pasteurized milk in substantial level that was 54% of that of thermalized milk. However, activities assigned to other lysosomal proteases were not observed, indicating that these enzymes did not survive pasteurization. Cathepsin D was inactivated in the high-pasteurized (HP) and UHT commercial milks. Residual activity was detected in the low-heat reconstituted powders. In all cases, cathepsin D activity was significantly positively correlated with the concentration of native β-LG and it was not detectable when β-LG<2600 mg/L. Results about plasmin and related enzymes confirmed the thermostability of the system in milk. Although, the system had been active even after intense heat treatments, changes in the ratios of the individual activities (PL, PG, UPA) took place. The lowest PL values were found in the UHT milks and in some HP milks with very low residual β-LG content. As a consequence, the PG/PL ratio was 60% higher compared to pasteurized milks. In most cases, statistical analysis showed that plasmin system was significantly (P<0.05) affected by native β-LG concentration, especially PL and UPA. The ratio PG/PL was very high in high-heat powders, much higher than that in UHT milks and the same was also true for UPA activity. Grouping of both experimental and market milk samples was achieved by means of principal component analysis (PCA). Regarding experimental milks, only 80 °C/3 s milks consisted a separate group. Following the same procedure, market milks of low heat-treatment (pasteurization) were clearly separated from UHT or similarly treated milks. Finally, PCA showed that HP market milks could not be separated as a consistent group and many of these milks could be classified as UHT.